1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH

59 47 4

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Hệ Thống Sấy Hầm Nho Năng Suất Nhập Liệu 125 Kg/H
Tác giả Cao Minh Quân
Người hướng dẫn Ths. Thiều Quang Quốc Việt
Trường học Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành CN Kỹ thuật hóa học
Thể loại báo cáo đồ án
Năm xuất bản 2022
Thành phố Cần Thơ
Định dạng
Số trang 59
Dung lượng 0,99 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN (8)
    • 1.1. Giới thiệu về nguyên liệu nho (8)
      • 1.1.1. Nguồn gốc và đặc tính (8)
      • 1.1.2. Phân loại và phân bố (8)
      • 1.1.3. Giá trị dinh dưỡng (9)
    • 1.2. Tổng quan về các phương pháp sấy (10)
      • 1.2.1. Định nghĩa quá trình sấy (10)
      • 1.2.2. Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt (11)
      • 1.2.3. Thiết bị sấy hầm (12)
      • 1.2.4. Kết luận và lựa chọn phương pháp sấy (12)
  • CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ (13)
    • 2.1. Quy trình sấy nho (13)
      • 2.1.1. Sơ đồ quy trình (13)
      • 2.1.2. Thuyết minh quy trình sấy (13)
    • 2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ (14)
  • CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT (15)
    • 3.1. Các thông số ban đầu (15)
      • 3.1.1. Vật liệu sấy (15)
      • 3.1.2. Tác nhân sấy (15)
    • 3.2. Tính toán quá trình sấy lý thuyết (16)
      • 3.2.2. Các thông số của tác nhân sấy trước và sau calorifer (16)
    • 3.3. Tính toán thời gian sấy (20)
  • CHƯƠNG 4: CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY (24)
    • 4.1. Tính toán thiết bị truyền tải (24)
      • 4.1.1. Khối lượng xe goòng (24)
      • 4.1.2. Khối lượng bánh xe (26)
    • 4.2. Khối lượng khay sấy (26)
    • 4.3. Tính toán hầm sấy (27)
      • 4.3.1. Kích thước trong hầm sấy (27)
      • 4.3.2. Kích thước phủ bì của hầm sấy (28)
  • CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT (29)
    • 5.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi (29)
    • 5.2. Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải (29)
      • 5.2.1. Tổn thất do xe goòng mang đi (30)
      • 5.2.2. Tổn thất do khay sấy mang đi (30)
    • 5.3. Tổn thất nhiệt ra môi trường q mt (30)
      • 5.3.1. Tổn thất qua tường bên (31)
      • 5.3.2. Tổn thất qua trần (34)
      • 5.3.3. Tổn thất qua nền (35)
      • 5.3.4. Tổn thất qua cửa hầm (35)
      • 5.3.5. Tổn thất do mở cửa (38)
    • 5.4. Quá trình sấy thực tế (39)
      • 5.4.1. Tính toán quá trình sấy thực (39)
      • 5.4.2. Cân bằng nhiệt lượng (40)
  • CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ (43)
    • 6.1. Tính toán và chọn calorifer (43)
    • 6.2. Tính toán và chọn quạt (44)
      • 6.2.1. Trở lực ống nối quạt vào calorifer (45)
      • 6.2.2. Trở lực do lưới lọc (ở t 0 = 27 o C) (46)
      • 6.2.3. Trở lực do calorifer (47)
      • 6.2.4. Trở lực từ calorifer ra đường ống dẫn không khí nóng (47)
      • 6.2.5. Trở lực qua co 90 o (48)
      • 6.2.6. Trở lực qua đột mở (48)
      • 6.2.7. Trở lực trong hầm sấy (49)
      • 6.2.8. Trở lực do xe goòng (50)
      • 6.2.9. Trở lực do đột thu (51)
      • 6.2.10. Trở lực từ ống nối đột thu đễn quạt hút (51)
      • 6.2.11. Trở lực qua co 90 o (52)
    • 6.3. Hệ số truyền động (54)
  • CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN (56)
    • 7.1. Nhận xét về phương pháp sấy hầm (56)
    • 7.2. Nhận xét về tính toán hệ thống (56)
    • 7.3. Tính toán kinh tế .................................................................................... 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO (56)

Nội dung

BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH Trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu (làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy vào tính chất, độ ẩm, mức độ làm khô của vật liệu, mà ta có thể sử dụng một trong các phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu sau đây: Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm...) Phương pháp hóa lý (dùng canxi clorua, acid sulfuric để hút nước) Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi nước trong vật liệu) Dựa vào phương pháp tạo ra động lực quá trình sấy, người ta chia thành hai phương pháp sấy: Phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh 3. Các hệ thống sấy phổ biến: Phương pháp sấy lạnh: Sấy trong điều

TỔNG QUAN

Giới thiệu về nguyên liệu nho

1.1.1 Nguồn gốc và đặc tính

Cây nho (Vitis vinifera), thuộc họ nho (Ampelidaeae), có nguồn gốc từ các vùng ôn đới khô ở Âu Á, đặc biệt là khu vực Acmêni - Iran Đây là loại cây thân leo, lâu năm và có khả năng thích ứng cao Việc trồng nho đã được thuần hóa từ 6.000 đến 8.000 năm trước tại Tây Nam Á, nằm giữa khu vực Địa Trung Hải và Iran.

Nho là loại quả mọng, thường mọc thành chùm với số lượng từ 6 đến 300 quả, có nhiều màu sắc như đen, lam, vàng, lục, đỏ tía và trắng Khi chín, nho có thể ăn tươi hoặc được chế biến thành nho khô Ngoài ra, nho còn được sử dụng để sản xuất rượu vang, thạch nho, nước quả và dầu hạt nho.

Cây nho phát triển tốt trong khí hậu khô ráo, nhiều nắng và độ ẩm không khí thấp Để trồng nho thành công, cần tìm hiểu kỹ về điều kiện thời tiết và khí hậu, đặc biệt là đảm bảo có một mùa khô đủ dài để cây tích lũy đường Nên chọn những khu vực có ánh nắng đầy đủ nhưng được che chắn cẩn thận, đồng thời tránh những vùng có gió bão mạnh, vì gió lớn có thể gây hại cho giàn nho, làm dập lá và rụng quả.

1.1.2 Phân loại và phân bố

Hiện nay, nhiều giống nho như NH01-93, NH01-48, NH01-96 và giống Cardinal (nho đỏ) đã được trồng thành công tại Việt Nam, mang lại năng suất cao Giống Cardinal là một trong những giống quan trọng, được ưa chuộng ở Việt Nam và các nước lân cận như Philippines, Thái Lan, nhờ vào thời gian thu hoạch ngắn, mẫu mã đẹp, dễ vận chuyển và chất lượng tốt Ở Việt Nam, cây nho được xác định là cây chủ lực, phát triển mạnh mẽ ở những khu vực có điều kiện khí hậu và đất đai thuận lợi như xã Phước Hậu, Phước Sơn và một phần huyện Ninh Phước, thị xã Phan Rang - Tháp Chàm.

Ninh Thuận, nổi tiếng với đặc sản nho, được biết đến là quê hương của loại trái cây này nhờ vào điều kiện khí hậu thuận lợi Phan Rang, thuộc tỉnh Ninh Thuận, ghi nhận lượng mưa thấp nhất cả nước, chỉ khoảng 750mm, tạo điều kiện lý tưởng cho việc trồng nho.

Vùng đất ven sông Dinh (Phan Rang) có khí hậu với lượng mưa 850 mm/năm và không khí tương đối khô, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trồng nho Đặc biệt, đất phù sa tại huyện Ninh Phước, Ninh Hải và thị xã Phan Rang – Tháp Chàm có chất lượng tốt với nhiều giống nho mới, cho năng suất cao và ổn định từ 60 - 65 ngàn tấn mỗi năm.

Hình 1-1 Nho đỏ Ninh Thuận

Quả nho chứa 82% nước, 12-18% carbohydrat, 0.5-0.6% protein và 0.3-0.4% chất béo Ngoài ra, nho còn cung cấp kali (0.1-0.2%), vitamin C (0.01-0.02%), vitamin A (0.001-0.0015%) và một lượng nhỏ canxi (0.01-0.02%) cùng phốt pho (0.08-0.01%) Thành phần dinh dưỡng trong 100g quả nho tươi được trình bày trong bảng 1.

Bảng 1-1 Thành phần dinh dưỡng có trong quả nho [15]

TỔNG QUAN CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Quả nho chứa khoảng 20% đường, tương đương với các loại quả ngọt như vải, hồng, và nhãn, vượt trội hơn nhiều loại quả ôn đới khác Ngoài ra, nho cũng cung cấp nhiều muối khoáng như kali, phốt pho, magiê, canxi và lưu huỳnh Tuy nhiên, nho lại không có hàm lượng vitamin và calo cao như một số loại quả khác Do đó, nếu được sử dụng đúng cách, nho sẽ mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người.

Tổng quan về các phương pháp sấy

1.2.1 Định nghĩa quá trình sấy

Trong ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm, việc tách nước khỏi vật liệu, hay còn gọi là quá trình làm khô, đóng vai trò quan trọng Tùy thuộc vào tính chất, độ ẩm và mức độ khô cần thiết của vật liệu, có thể áp dụng một trong các phương pháp tách nước phù hợp.

- Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm )

- Phương pháp hóa lý (dùng canxi clorua, acid sulfuric để hút nước)

Sấy là quá trình loại bỏ nước khỏi vật liệu thông qua nhiệt, được thực hiện bằng các phương pháp như dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc năng lượng điện trường tần số cao Mục tiêu chính của sấy là giảm khối lượng vật liệu, nâng cao độ bền và cải thiện khả năng bảo quản.

Quá trình sấy làm tăng hàm lượng chất khô trong vật liệu bằng cách cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi pha lỏng thành hơi Hầu hết các vật liệu trong sản xuất chứa nước, thường được gọi là ẩm Do đó, sấy có thể được xem là quá trình tách ẩm bằng nhiệt.

1.2.2 Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt

Dựa vào phương pháp tạo ra động lực quá trình sấy, người ta chia thành hai phương pháp sấy: Phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh [3]

Các hệ thống sấy phổ biến:

Phương pháp sấy lạnh là quá trình sấy diễn ra trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thấp hơn nhiều so với môi trường xung quanh, giúp bảo toàn các đặc tính cảm quan của sản phẩm Phương pháp này tạo ra sự chênh lệch ẩm, cho phép độ ẩm trong vật liệu dễ dàng thoát ra ngoài Mặc dù sấy lạnh mang lại chất lượng sản phẩm tốt nhất, hệ thống sấy này lại phức tạp, yêu cầu vốn đầu tư lớn và chi phí năng lượng cao cho mỗi sản phẩm Do đó, sấy lạnh thường chỉ được áp dụng cho những vật liệu không chịu được nhiệt độ cao và có yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng như màu sắc và hương vị.

Sấy thăng hoa là phương pháp sử dụng nhiều chế độ gia nhiệt, bao gồm cả lò vi sóng và bức xạ hồng ngoại Phương pháp này thích hợp cho các vật liệu dễ bị bụi, oxy hóa, chịu nhiệt cao, hoặc các chất cần thu hồi dung môi quý Sấy thăng hoa thường được áp dụng cho sản phẩm như cafe hòa tan và sữa bột.

Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy mà không cho phép vật liệu tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt, mà nhiệt được truyền qua một vách ngăn gián tiếp Phương pháp này thường được áp dụng cho các loại bột, tinh bột, cũng như sản phẩm dược liệu và mỹ phẩm.

Sấy đối lưu, hay còn gọi là sấy đối lưu hoàn toàn khí nóng, hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển động của luồng không khí để thực hiện quá trình sấy Không khí nóng được tạo ra bằng nhiều phương pháp và tuần hoàn bên trong buồng sấy, tiếp xúc với bề mặt vật liệu cần sấy Quá trình này giúp hơi ẩm trong vật liệu bốc lên và được đẩy ra ngoài theo luồng không khí.

TỔNG QUAN CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Hệ thống sấy hầm, tương tự như hệ thống sấy buồng, là một trong những phương pháp sấy đối lưu phổ biến Tuy nhiên, hệ thống này có khả năng hoạt động liên tục hoặc bán liên tục với năng suất cao Phương pháp trao đổi nhiệt chủ yếu sử dụng quạt để tạo ra sự đối lưu cưỡng bức.

Trong hệ thống sấy hầm, thiết bị truyền tải có thể là băng tải hoặc nhiều xe goòng Băng tải dạng xích kim loại đóng vai trò quan trọng trong việc chứa và vận chuyển vật liệu sấy, đồng thời cho phép tác nhân sấy đi qua để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt - ẩm với vật liệu.

Hệ thống sấy hầm bao gồm ba thành phần chính: hầm sấy, calorifer và quạt Hầm sấy thường có chiều dài từ 10 đến 30 mét và có thể chứa tới 15 xe goòng.

Hệ thống sấy hầm có thể tổ chức quá trình sấy theo nhiều phương thức khác nhau, bao gồm chiều đi cùng, chiều ngược, zích zắc, hồi lưu hoặc không hồi lưu, tùy thuộc vào mục đích thiết kế.

Hầm sấy có kích thước chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều rộng và chiều cao, được thiết kế để sấy các vật liệu có khả năng chịu nhiệt kém và khó khô Hệ thống sấy hầm thường hoạt động theo phương thức bán liên tục hoặc liên tục, mang lại năng suất cao.

- Sấy nhiều dạng vật liệu khác nhau như dạng cục, lát, hạt, thanh,…

- Có giá thành và chi phí bảo dưỡng thấp

- Có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành

Nhược điểm: Điều kiện sấy khó kiểm soát (nhiệt độ, sự phân phối của gió)

1.2.4 Kết luận và lựa chọn phương pháp sấy

Chọn hệ thống sấy hầm không hồi lưu, tác nhân sấy là không khí nóng đi ngược chiều với vật liệu sấy

Quá trình sấy nho sấy cần đảm bảo vệ sinh sạch sẽ để tránh ô nhiễm và bụi bẩn, đồng thời nhiệt độ sấy không được quá cao Do năng suất sấy nho lớn, thiết bị sấy hầm kết hợp với xe goòng là lựa chọn tối ưu cho quy trình này.

Yêu cầu về nguyên liệu: nho phải là những quả tròn, đồng điều về kích cỡ, chín

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Quy trình sấy nho

Nho là loại trái cây có thời gian thu hoạch ngắn và khó bảo quản tươi, vì vậy thường được sơ chế thành dạng sấy khô Quá trình sấy nho giúp giảm lượng nước, từ đó giảm khối lượng, tăng thời gian bảo quản và thuận tiện cho vận chuyển, đồng thời nâng cao giá trị sản phẩm Sau khi sấy, nho cần giữ được thành phần dinh dưỡng và hương vị, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Quy trình sấy nho bao gồm nhiều công đoạn quan trọng.

Hình 2-1 Quy trình sấy nho

2.1.2 Thuyết minh quy trình sấy

Sau khi thu hoạch, nho sẽ được phân loại theo kích cỡ để đảm bảo sự đồng đều, đồng thời loại bỏ những quả không đạt tiêu chuẩn như hư hỏng, dập nát hoặc không còn nguyên vẹn.

Để làm sạch quả nho, trước tiên bạn cần rửa chúng bằng nước sạch để loại bỏ bụi bẩn Tiếp theo, ngâm quả nho trong bể nước nóng ở nhiệt độ 80°C trong 5 phút nhằm giảm thời gian sấy khô cho nho.

Nho Phân loại Ngâm với nước ở 80°C

Ngâm trong dung dịch muối loãng 3%

Xếp lên khây, để ráo Sấy ở 75°C

Phân loại lại Đóng gói và bảo quản Thành phẩm

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Quả nho được ngâm trong dung dịch nước muối loãng 3% trong 15 phút nhằm loại bỏ thuốc trừ sâu còn sót lại, đồng thời giúp giữ lại mùi vị và các chất dinh dưỡng trong quá trình sấy.

Vớt nho ra ngoài trời trong khoảng 30 phút để ráo nước, sau đó xếp lên khay sấy Tiếp theo, cho khay lên xe goòng và đẩy vào hầm sấy, đóng cửa hầm lại để bắt đầu quá trình sấy.

Quá trình sấy ở nhiệt độ 75°C bắt đầu bằng việc không khí được quạt thổi vào calorifer để làm nóng, sau đó không khí nóng được đưa vào hầm sấy Trong hầm sấy, quá trình sấy diễn ra qua ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật liệu, giai đoạn sấy đẳng tốc và giai đoạn sấy giảm tốc.

Sau khi hoàn tất quá trình sấy, sản phẩm sẽ được để nguội trước khi tiến hành phân loại Giai đoạn này nhằm loại bỏ những phần hư hỏng phát sinh trong quá trình sấy, đảm bảo thu được sản phẩm đạt tiêu chuẩn yêu cầu.

- Đóng gói và đem vào kho bảo quản

Thu được sản phẩm nho sấy

Hình 2-2 Sản phẩm nho sau khi sấy

QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

Các thông số ban đầu

Bảng 3-1 Các thông số vật lí của vật liệu sấy

Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị Độ ẩm ban đầu 𝜔 1 75 % Độ ẩm sau sấy 𝜔 2 17 %

Nhiệt độ vật liệu sấy vào 𝑡 𝑉𝐿1 27 o C

Nhiệt độ vật liệu sau sấy 𝑡 𝑉𝐿2 36 o C

Năng suất nhập liệu 𝐺 1 125 kg/h Đường kính vật liệu d 0.018 m

Hệ số dẫn nhiệt 𝜆 0.51 W/mK

Nhiệt dung riêng 𝐶 3.62 kJ/kg.K Độ ẩm cân bằng 𝜔 𝑐𝑏 10 %

Tác nhân sấy được chọn trong hệ thống này là không khí tự nhiên ở Ninh Thuận

Thông số trung bình của không khí trong vòng 5 năm của Ninh Thuận (2016-2021) là [16]:

Nhiệt độ t0 = 27 o C, độ ẩm 𝜑 = 76% tra bảng I.253, trang 316, [2] được P 0bh 0.0363 at

Nhiệt độ không khí trước khi vào hầm sấy t1 = 75 o C, tra bảng I.252, trang 312,

QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Nhiệt độ không khí sau khí ra khỏi hầm t2 = 36 o C, tra bảng I.253, trang 316, [2]

Tính toán quá trình sấy lý thuyết

Hình 3-1 Đồ thị I – d của quá trình sấy lý thuyết [3]

Trong quá trình sấy, khối lượng vật liệu khô trong nguyên liệu sẽ không thay đổi Lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ:(2.2, trang 44, [4])

Năng suất sản phẩm sấy trong 1 giờ: (2.2, trang 44, [4])

3.2.2 Các thông số của tác nhân sấy trước và sau calorifer a/ Thông số của không khí tự nhiên

Hàm ẩm của không khí ẩm: (7.3, trang 98, [3])

P là áp suất khí quyển Chọn P = 1 at

Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm: (2.18, trang 15, [3])

Thể tích riêng của không khí ẩm: (9.2, trang 271, [5]) b/ Thông số của tác nhân sấy sau calorifer (trước khi vào hầm sấy)

Sau khi gia nhiệt thì hàm ẩn của không khí không thay đổi: d 0 = d 1 = 0.0176 kg ẩm /𝑘𝑔 𝑘𝑘 𝑘ℎô Nhiệt lượng riêng của không khí trước sấy:

= 1.004*75 + 0.0176*(2500 + 1.842*75) = 121.7795 kJ/kgkk khô Độ ẩm không khí trước sấy: (trang 112, [])

Thể tích riêng của không khí trước sấy: (9.2, trang 271, [3]) c/ Thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết

Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi sấy không thay đổi:

QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Nhiệt độ t1 là 75 o C với độ ẩm d1 là 0.0176 kg ẩm/kg không khí khô Theo đồ thị I – d trên trang 135 của sổ tay, nhiệt độ bầu ướt tư được xác định là 32 o C Do đó, nhiệt độ ra khỏi hầm được chọn là t2 = 36 o C, đảm bảo rằng tác nhân sấy ra khỏi hầm không bị đọng sương.

Hàm ẩm không khí sau sấy: Độ ẩm không khí sau sấy: (7.17, trang 100, [3]) Độ ẩm này thoả mãn điều kiện kinh tế – kỹ thuật: 80 % ≤ 𝜑 2 ≤ 90 %

Thể tích riêng của không khí sau khi sấy:

Bảng 3-2 Các thông số của không khí trong quá trình sấy lý thuyết

Trạng thái Không khí ẩm

Nhiệt lượng I (kJ/kgkk khô) 72.0297 121.7795 121.7795

Hàm ẩm d (kgẩm/kgkk khô) 0.0176 0.0176 0.0334

Thể tích riêng v (m 3 /kg) 0.9057 1.0506 0.9559 Độ ẩm 𝜑 (%) 76 7.02 84.15

Lượng không khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm: (VII.21, trang 102, [6]):

Thể tích không khí ẩm ở trạng thái (t1; 𝜑 1 ) = (75; 7.02) và (t2; 𝜑 2 ) = (36; 84.15) được xác định cho 1 kg không khí khô theo phụ lục 5 [3] Kết quả cho thấy 𝜗 1 = 1.0224 m³/kgkk khô và 𝜗 2 = 0.9434 m³/kgkk khô Do đó, lưu lượng thể tích của tác nhân sấy được tính toán từ các giá trị này.

Lưu lượng thể tích trung bình:

= 1.5141 m 3 /s Tiết diện tự do của hầm sấy:

Chọn vk=1 là vận tốc không khí chuyển động trong hầm (theo chế độ tuần hoàn cưỡng bức 𝑣 𝑘 ≤ 2 𝑚/𝑠)

Việc lựa chọn kích thước vk có ảnh hưởng đáng kể đến kích thước thiết bị và tính kinh tế của hệ thống Nếu vk được chọn quá lớn, tiết diện hầm sẽ bị thu hẹp, dẫn đến chiều dài hầm phải tăng lên để đáp ứng yêu cầu về thời gian và năng suất sấy Ngược lại, nếu vk nhỏ, tiết diện hầm sẽ lớn hơn và chiều dài sẽ giảm Hơn nữa, tốc độ khí lớn sẽ làm tăng năng lượng cần thiết để vận chuyển khí, ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho cả quá trình sấy: (5.25, trang 121, [1])

Nhiệt lượng riêng tiêu tốn để làm bay hơi 1 kg ẩm: (5.28, trang 121, [5]) q0 = 2500 + 1.9*(t2 – tvl1) = 2500 + 1.9*(36 – 27) = 2517.1 kJ/kgkk ẩm

QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Tính toán thời gian sấy

• Thời gian đốt nóng vật liệu τ 0

Chọn tốc độ tác nhân sấy trong hầm sấy là vk = w = 1 m/s Đốt nóng vật liệu từ nhiệt độ tvl1 = 27 o C đến tư = 32 o C

Thông số nhiệt độ: (5.47, trang 136, [1])

Trong đó: tk: nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong hầm, o C

𝜃 0 : nhiệt độ vật liệu đưa vào thiết bị sấy (℃), 𝜃 0 = 𝑡 0 = 27 ℃

𝜃 1 : nhiệt độ bề mặt bay hơi của vật liệu (𝜃 1 = tư = 32 o C)

𝛼 𝑞 là hệ số đối lưu nhiệt từ không khí nóng đến bề mặt vật liệu

Khối lượng riêng của không khí ở 55.5 o C: 𝜌 𝑘 = 1.093 kg/ m 3 (phụ lục 6, trang,[9])

Với 𝜃 = 0.8246 và Bi = 0.334 tra đồ thị 5.11, trang 141, [5] ta tìm được chuẩn số Furie: F0 = 0.52

Thời gian đốt nóng vật liệu: (5.50, trang 137, [5])

Trong đó: 𝛼 là hệ số dẫn nhiệt độ của vật liệu, m 2 /h

• Thời gian sấy đẳng tốc τ 1

Sự bay hơi nước xảy ra khi nguồn nhiệt từ môi trường không khí xung quanh cung cấp nhiệt cho bề mặt nước Dòng nhiệt mà bề mặt nước nhận được có thể được xác định theo công thức Newton.

Với: 𝛼 𝑞 là hệ số đối lưu nhiệt từ không khí nóng đến bề mặt vật liệu tk là nhiệt độ tác nhân sấy, tk =tư = 75 o C

𝜃 𝑚 là nhiệt độ bề mặt vật liệu 𝜃 𝑚 = tư = 32 o C

QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu: (3.8, trang 84, [5])

Trong đó: r là ẩn nhiệt hoá hơi (tra bảng I.250, trang 312, [1])

Với tư = 32 o C thì ta có r = 2421 kJ/kg

Từ đó ta được tốc độ sấy đẳng tốc: (3.9, trang 85, [5])

Trong đó: Jm là cường độ bay hơi ẩm

𝜌 0 là khối lượng riêng của vật liệu, 𝜌 0 = 1068 kg/m 3

Rv là bán kính thuỷ lực của vật liệu, tỉ số giữa thể tích vật liệu và diện tích bề mặt bay hơi vật liệu (m 3 /m 2 )

Qui ước quả nho có hình cầu: Độ ẩm cân bằng: wcb = 10 % Độ ẩm tới hạn: (3.38, trang 96, [5])

Thời gian sấy đẳng tốc: (3.43, trang 98, [5])

Hệ số sấy tương đối: (3.35, trang 95, [5])

Thời gian sấy giảm tốc: (5.30, trang 103, [6])

Tổng thời gian sấy cho một mẻ: t = 𝜏 0 + 𝜏 1 + 𝜏 2 = 0.0887 + 2.2224 + 7.0792 = 9.39 h

Vì dòng khí chảy qua vật liệu không đều đặn, nên dễ tạo thành vùng chết Vì vậy kết quả cần nhân thêm hệ số hiệu chỉnh từ 1.3 đến 2

Ta chọ hệ số hiệu chỉnh là 1.5 Vậy ta có tổng số thời gian sấy cho 1 mẻ là: t ’ = t*1.5 = 9.39*1.5 = 14.09 h

CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY

Tính toán thiết bị truyền tải

Dựa vào trang 16, [10], chọn xe goòng có kích thước: dài × rộng × cao (Lx × Bx ×

Số tầng khay trên mỗi xe:

Với: h1 = 1480 mm là chiều cao làm việc của xe h2 = 90 mm là khoảng cách giữa hai tầng khay

Mỗi tầng khay có 1 khay, vậy số khay trên mỗi xe: s = m*nk = 1*16 = 16 khay

Trong đó: m =1 là số khay trên 1 tầng khay

Diện tích bề mặt mỗi quả nho chiếm chỗ:

Mỗi quả nho trước khi đưa vào hầm sấy có khối lượng trung bình:

Diện tích bề mặt của một khay:

Số quả nho trên một lớp của khay:

Ta chọn xếp 2 lớp nho trên một khay, vậy mỗi khay sẽ chứa 3.076*2 = 6.152 kg vật liệu Suy ra khối lượng vật liệu sấy trên một xe: Gx = 16*6.152 = 98.427 kg

Số xe goòng cần cho một mẻ sấy:

Thời gian để đẩy một xe vào và kéo xe ra:

Mỗi xe sấy có 16 tầng khay với khoảng cách 90 mm giữa các tầng, giúp cho tác nhân sấy lưu thông hiệu quả trong hầm Xe được trang bị 4 bánh xe để dễ dàng di chuyển cả bên trong và ngoài hầm sấy Khung xe được chế tạo từ thép inox 304 vuông rỗng với kích thước 30 × 30 × 2.5 mm, đảm bảo độ bền và chắc chắn.

L để đỡ khay sấy có kích thước 30 × 30 × 3 mm Với chiều dài và số lượng các thanh:

5 thanh đứng (4 thanh làm khung xe, 1 thanh chặn khay sấy ở mặt sau):

Lđ = Hx – Hb – 2*Bn = 1600 – 120 – 2*30 = 1420 mm Với: Hb = 120 mm là chiều cao của bánh xe

Bn = 30 mm là chiều rộng thanh ngang trên và dưới xe

4 thanh ngang (trên và dưới), Ln = 800 mm tương ứng với chiều rộng xe

4 thanh dọc (trên và dưới), Ld = 1600 mm tương ứng với chiều cao xe

LL = Ln – Bn = 800 – 30 = 770 mm Tiết diện cắt ngang của một thanh thép inox 304 hộp 30 × 30 × 2.5 mm:

Tiết diện cắt ngang của một thanh thép inox 304 chữ L 30 × 30 × 3 mm:

Thể tích inox 304 cần dùng để làm khung xe:

Vx = 𝜓 `1 (5*Lđ + 4*Ln + 4*Ld) + 𝜓 `1 (32*LL)

CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

• Khối lượng khung xe: mx = Vx*d304 = 0.0091*7.93*10 3 = 67.2 kg với: d304 = 7.93*10 3 kg/m 3

Mỗi xe được trang bị 4 bánh xe xoay, có đường kính 0.1 m, làm từ thép CT3 và mỗi bánh nặng 1.55 kg Tổng khối lượng của 4 bánh xe trên một xe là 6.2 kg.

Khối lượng khay sấy

Chiều dài của một khay sấy: với ∆𝐿 = 30 mm là chiều dày thanh đứng chặn khay sấy ở mặt sau

Chiều rộng của một khay sấy: với Bc = 5 mm là khoảng cách giữa khay và thanh đứng

Chiều cao của khay sấy bằng chiều cao thanh thép chữ L làm khung khay sấy: Hk 30 mm

Khay sấy được chế tạo bằng inox 304 Khung khay sấy được làm bằng các thanh chữ

Khay L có kích thước 30 × 30 × 3 mm, với đáy được cấu tạo từ các sợi lưới đan xen có đường kính 1 mm Dựa trên kích thước của khay, có thể suy ra số lượng và kích thước của từng bộ phận cấu thành khay.

Ta có 1 sợi thép làm khung khay sấy có đường kính là 10 mm và chiều dài là: d = 2Bk + 2Lk = 2*1.17 + 2*0.73 = 3.8 m

Tiết diện cắt ngang của 1 sợi thép tạo khung khay sấy:

Thể tích thép (304) cần để làm 1 khay sấy là:

Vk = 𝜓 `3 *d + 𝜓 `4 (115*0.81 + 71*1.15) = 7.85*10 -5 *3.8 + 7.85*10 -7 (115*0.71 + 71*1.15) = 4.265*10 -4 m 3 Khối lượng thép không gỉ cho 1 khay: mk = Vk*d304 = 4.265*10 -4 *7.93*10 3 = 3.38 kg với: d304 = 7.93*10 3 kg/m 3 là tỉ trọng của inox 304

Tổng khối lượng khay trên 1 xe:

Khối lượng 1 xe goòng khi chưa chở nho:

Gx1 = mx + mb + Gkt = 67.2 + 6.2 + 54.11 = 127.51 kg

Khối lượng xe goòng khi có chở nho:

Tính toán hầm sấy

4.3.1 Kích thước trong hầm sấy

Chiều rộng hầm sấy B h cần được thiết kế sao cho xe goòng có thể di chuyển dễ dàng từ đầu này đến đầu kia Để đảm bảo tác nhân sấy được phân bố đều trong tiết diện hầm, khe hở giữa tường hầm sấy và xe goòng nên được giữ ở mức ∆𝐵 = 0.1 m.

Bh = Bx + 2 ∆𝐵 = 0.8 + 2*0.1 = 1 m với: ∆𝐵 là khoảng cách từ xe goòng đến tường hầm sấy, ∆𝐵 = 50÷100 mm [2]

Hh = Hx + ∆𝐻 = 1.6 + 0.1 = 1.7 m Với: ∆𝐻 là khoảng cách từ đỉnh xe goòng đến trần hầm sấy, ∆𝐻 = 0.1 m [2]

CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt trong đó: z = 1 là số hầm sấy cần thiết r1 = 0.1 m là khoảng cách giữa 2 xe goòng

Lbs là chiều dài bổ sung thêm để bố trí tác nhân sấy vào và ra khỏi thiết bị sấy,

4.3.2 Kích thước phủ bì của hầm sấy

• Chiều rộng phủ bì của hầm B:

Hầm sấy được xây dựng bằng gạch đỏ có chiều dày 𝛿 2 = 0.2 m, 2 lớp hồ vữa trát tường mỗi lớp dày 𝛿 1 = 𝛿 3 = 0.02 m phủ 2 bên lớp gạch đỏ

• Chiều cao hầm phủ bì H

Trần hầm sấy được cấu tạo từ bê tông cốt thép nhẹ với độ dày 0.1 m, bên trên là lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày 0.15 m, và lớp hồ vữa trát tường dày 0.02 m ở trên cùng.

Chiều cao tổng cộng của hầm được tính bằng công thức H = Hh + δ4 + δ5 + δ6, với các giá trị lần lượt là 1.7 m, 0.1 m, 0.15 m và 0.02 m, cho kết quả H = 1.97 m Cửa hầm được làm bằng thép dày, với hai lớp bên ngoài bằng thép không gỉ có độ dày δ7 = δ9 = 0.01 m, và lớp ở giữa là bông thủy tinh cách nhiệt có độ dày δ9 = 0.08 m.

• Chiều dài hầm phủ bì L

Bảng 4-1 Tóm tắt kích thước xe goòng, khay sấy và hầm sấy

Kích thước Dài (m) Rộng (m) Cao (m)

TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi

Do thiết bị sấy hoạt động liên tục nên:

Q vls = G 2 C 2 (t vl2 − t vl1 ) , kJ (trang 74, [4]) trong đó:

+ C 2 là nhiệt dung riêng của vật liệu ra khỏi thiết bị, kJ/kg.K

C là nhiệt dung riêng của vật liệu ban đầu, (C = 3.62 kJ kg K⁄ )

𝑤 2 𝑙à độ ẩm của vật liệu ra, (𝑤 2 = 17%)

C n là nhiệt dung riêng của nước, (C n = 4.17 kJ kg K)⁄

C 2 = 3.62(1 − 0.17) + 4.18 ∗ 0.17 = 3.7152 kJ kg K⁄ + t vl1 là nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bị, (t vl1 = t 0 = 27 ℃)

+ t vl2 là nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị

Nhiệt độ ra khỏi thiết bị sấy thường thấp hơn nhiệt độ của tác nhân sấy từ 5 ℃ đến 10 ℃ Trong hệ thống sấy, vật liệu và tác nhân sấy di chuyển ngược chiều, dẫn đến việc tính toán nhiệt độ ra của vật liệu sấy là t vl2 = t 1 − (5 ℃ ÷ 10 ℃).

10 o C nên: t vl2 = 75 − 10 = 65 ℃ Vậy nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi:

Q vl = G 2 C 2 (t vl2 − t vl1 ) = 37.6506 ∗ 3.7152(65 − 27) = 5315.4217 kJ/h q vl =Q vl

Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải

Tổn thất do thiết bị chuyền tải gồm: tổn thất do xe goòng mang đi và tổn thất do khay sấy mang đi qct = qx + qk (trang 197, [9])

Khung xe được chế tạo từ thép không gỉ 304, có trọng lượng 67,2 kg, đảm bảo độ bền và ổn định Bốn bánh xe được làm từ thép CT3, mỗi bánh có trọng lượng 6,2 kg, góp phần vào khả năng vận hành linh hoạt Nhiệt dung riêng của thép không gỉ cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong thiết kế.

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Ct = 0.5 kJ/kg.K Vì là thép nên nhiệt độ xe goòng ra khỏi hầm sấy bằng nhiệt độ tác nhân sấy Như vậy tx2 = t1 = 75 ℃

5.2.1 Tổn thất do xe goòng mang đi

5.2.2 Tổn thất do khay sấy mang đi

Khay được chế tạo từ thép không gỉ 304, với trọng lượng mỗi khay là 3.38 kg Nhiệt độ của khay khi ra khỏi hầm sấy đạt 75 ℃, tương đương với nhiệt độ TNS, tức là tk2 = t1 = 75 ℃.

Như vậy tổn thất do TBTT bằng: qCT = qx + qk = 23.5631 + 17.3715= 40.9347 kJ/kgẩm

Tổn thất nhiệt ra môi trường q mt

Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bao gồm:

Nhiệt tổn thất qua tường: qt

Nhiệt tổn thất qua trần: qtr

Nhiệt tổn thất qua nền: qn

Nhiệt tổn thất qua cửa: qc

Nhiệt tổn thất do mở cửa: qmc

Giả thiết tốc độ TNS trong hầm sấy: Để có cơ sở giả thiết, tính tốc độ TNS theo quá trình sấy lý thuyết 𝜗 0 (trang198, [9]):

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực V bao giờ cũng lớn hơn

V0 Do đó, giả thiết tốc độ TNS trong quá trình sấy thực v = 2 m/s Giả thiết sẽ được kiểm tra lại sau khi tính được v

5.3.1 Tổn thất qua tường bên

Tổn thất nhiệt ra môi trường bao gồm nhiệt lượng mất qua tường, trần, nền và cửa, được tính theo công thức: \( q_{mt} = q_t + q_c + q_{tr} + q_n \) Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong hầm sấy được xác định là \( t_{f1} = 0.5(t_1 + t_2) = 0.5(75 + 36) = 55.5 \) ℃ Trong khi đó, nhiệt độ không khí chuyển động đối lưu tự nhiên bên ngoài hầm sấy là \( t_{f2} = t_0 = 27 \) ℃.

Xem xét tác nhân sấy chuyển động đối lưu cưỡng bức với tốc độ w = 2 m/s, trong khi không khí bên ngoài diễn ra theo cơ chế đối lưu tự nhiên Hệ số truyền nhiệt sẽ được tính toán dựa trên công thức (VI-37, p171, [10]).

Hệ số trao đổi nhiệt cưỡng bức từ tác nhân sấy đến mặt trong tường hầm sấy (α1) được xác định bằng công thức thực nghiệm là α1 = 6.15 + 4.17*w, với w = 1, cho giá trị α1 = 10.32 W/m².K Hệ số trao đổi nhiệt từ mặt ngoài tường hầm sấy ra môi trường (α2) được tính theo công thức α2 = 1.715(tw4 – tf2)^(1/3), trong đó tw4 là nhiệt độ của tường và tf2 là nhiệt độ môi trường, với tf2 = 27°C.

Ta thiết lập các phương trình truyền nhiệt cho 1 m 2 thành hầm:

Nhiệt lượng truyền từ TNS trong hầm đến lớp vữa bên trong hầm sấy được tính bằng công thức q1 = α1(tf1 – tw1) = 10.32(55.5 – tw1) Đối với nhiệt lượng dẫn qua lớp vữa vôi trát tường mặt trong, với hệ số dẫn nhiệt 𝜆 1 = 0.95, ta có q2 =  1 δ 1 (t w1 − t w2) = 0.95.

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Nhiệt lượng dẫn qua lớp gạch đỏ, chọn 𝜆 2 = 0.75: q 3 =  2 δ 2 (t w2 − t w3 ) = 0.75

Nhiệt lượng dẫn qua lớp vữa vôi trát tường mặt ngoài, chọn 𝜆 3 = 0.95: q 4 =  3 δ 3 (t w3 − t w4 ) = 0.95

Nhiệt lượng do đối lưu tự nhiên truyền từ lớp vữa bên ngoài hầm đến môi trường: q5 = 1.715(tw4 – tf2) 4/3 = 1.715(tw4 − 27) 4/3 (trang 145, [9])

Hình 0-1 Quá trình truyền nhiệt [6]

Do quá trình truyền nhiệt là ổn định nên mật độ dòng nhiệt là không đổi (q1 = q2 = q3

Để xác định các giá trị chưa biết, giả thiết nhiệt độ bề mặt trong của hầm tw1 (tw1 < tf1) được sử dụng để tính giá trị q1 Dựa trên q1 và tw1 với điều kiện q2 = q1, ta có thể tính được q2 và tw2 Quá trình này tiếp tục lặp lại cho đến khi tìm ra được tw4 Cuối cùng, thay tw4 vào để tính giá trị q5.

Kết quả thu được sau khi tính toán là:

Giả sử nhiệt độ mặt tường trong hầm sấy: tw1 = 51.75 o C

Nhiệt độ mặt tường ngoài hầm sấy: tw4 = 39.83 o C

Chênh lệch nhiệt độ bề mặt trong và ngoài hầm sấy: ∆tw = 11.92 o C

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên giữa mặt ngoài của tường hầm với không khí ngoài trời là: α2 = 4.0144 W/m 2 K

Mật độ dòng nhiệt truyền từ TNS đến 1 m 2 mặt trong của tường hầm: q1 = 38.7 W/m 2 = 139.32 kJ/m 2 h

Mật độ dòng nhiệt truyền từ 1 m 2 mặt ngoài của tường hầm sấy vào môi trường không khí: q5 = 35.2751 W/m 2 = 126.9905 kJ/m 2 h Nhận thấy, sai số giữa q1 và q5:

Do đó giả thuyết ban đầu chế độ chảy của không khí cả hai phía đều là chảy rối hoàn toàn hợp lý

Kiểm tra lại giả thuyết về nhiệt độ:

Tính nhiệt độ bề mặt tường trong hầm sấy tiếp xúc với tác nhân sấy:

Với kt là hệ số truyền nhiệt:

So sánh với tw1 = 51.75 o C (VI-59, trang 175, [10])

51.75 100 = 0.91% < 5% (đạ𝑡) Tính nhiệt độ bề mặt tường ngoài tiếp xúc với không khí bên ngoài:

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

So sánh với tw4 = 39.83 o C (VI-60, trang 175, [10]):

39.83 100 = 4.95% < 5 % (đạ𝑡) Qua kiểm tra trên cho thấy các giá trị q1, q5, tw1, tw4 tính toán được chấp nhận

Tiết diện của 2 tường bên (VI-63, trang 176, [10]):

Ft = 2.L.H = 2*26.19*1.97 = 103.21 m 2 Tổn thất nhiệt qua 2 tường bên (VI-62, trang 176, [10]):

Quá trình cấp nhiệt qua trần tương tự như qua tường, vì vậy tổn thất nhiệt qua trần cũng được tính toán như tổn thất qua tường Trần hầm sấy bao gồm một lớp bê tông cốt thép dày 0.1 m với hệ số dẫn nhiệt 1.55 W/m.K, tiếp theo là lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 0.15 m có hệ số dẫn nhiệt 0.058 W/m.K, và lớp vữa vôi trát tường bên trên dày 0.02 m với hệ số dẫn nhiệt 0.9 W/m.K.

Khi bề mặt nóng quay lên, chẳng hạn như tường hầm sấy, hệ số trao đổi nhiệt cưỡng bức α1 giữ nguyên, trong khi hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α2tr tăng 30% so với α2 Cụ thể, α2tr được tính là 1.3α2, tương đương với 1.3 * 4.0144 = 5.2187 W/m².K (trang 199, [9]).

Hệ số truyền nhiệt qua trần là (VI-37, trang 171, [10]): k tr = 1

Diện tích bề mặt trần của hầm sấy:

Vậy tổn thất nhiệt qua trần hầm sấy (trang 115, [8]):

Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy là 55.5 ℃, với khoảng cách giữa tường hầm và tường bao che của phân xưởng là 2 m Theo bảng 7.1, trang 142, [9], tổn thất riêng của 1 m² nền được xác định là X m 36.4193 W/m².

Diện tích toàn bộ nền (trang 178, [10]):

Do đó tổn thất nền bằng (VI-70, trang 177, [10]):

5.3.4 Tổn thất qua cửa hầm

Hầm sấy được thiết kế 2 cửa vào và ra (cửa 1 cánh), gồm 3 lớp:

Lớp ngoài cùng của cấu trúc được chế tạo từ thép dày với độ dày δ7 = δ9 = 0.01 m và có hệ số dẫn nhiệt  7 =  9 = 0.5 W/m.K Ở giữa là một lớp bông thủy tinh cách nhiệt, có độ dày δ8 = 0.08 m và hệ số dẫn nhiệt  8 = 0.058 W/m.K.

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức và tự nhiên có giá trị tương tự khi xem xét tổn thất nhiệt qua tường bên Đối với hệ số truyền nhiệt qua cửa hầm, giá trị được xác định là k c = 1 (VI-37, p171, [10]).

Hệ số trao đổi nhiệt cưỡng bức từ tác nhân sấy đến mặt trong cửa hầm sấy được xác định bằng công thức thực nghiệm α3 = 6.15 + 4.17*w, với giá trị w là 1, dẫn đến α3 = 10.32 W/m²·K Hệ số trao đổi nhiệt từ mặt ngoài tường hầm sấy ra môi trường được xác định bằng công thức thực nghiệm α4, theo tài liệu (7.50, trang 145, [9]).

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt α4 = 1.715(twc4 – tf2) 1/3 = 1.715.(twc4 − 27) 1/3 W/m 2 K

Ta thiết lập các phương trình truyền nhiệt cho 1 m 2 thành hầm:

Nhiệt lượng truyền từ TNS trong hầm đến lớp vữa bên trong hầm sấy: q6 = α3(tf1 – twc1) = 10.32(55.5 – twc1) (7.43 trang 143, [9])

Nhiệt lượng dẫn qua lớp thép mặt trong, chọn 𝜆 7 = 0.5 W/m.K (Phụ lục 2 trang 237, [8]: q 7 =  7 δ 7 (t wc1 − t wc2 ) = 0.5

0.01 (t wc1 − t wc2 ) , Nhiệt lượng dẫn qua lớp gạch đỏ, chọn 𝜆 8 = 0.058 W/m.K (Phụ lục 2 trang 237, [8]: q 8 = 8 δ 8 (t wc2 − t wc3 ) = 0.058

Nhiệt lượng dẫn qua lớp thép mặt ngoài, chọn 𝜆 9 = 0.5 W/m.K (Phụ lục 2 trang 237, [8]: q 9 = 9 δ 9 (t wc3 − t wc4 ) = 0.5

0.01(t wc3 − t wc4 ) Nhiệt lượng do đối lưu tự nhiên truyền từ lớp vữa bên ngoài hầm đến môi trường: q10 = 1.715(twc4 – tf2) 4/3 = 1.715(twc4 − 27) 4/3 (trang 145, [9])

Do quá trình truyền nhiệt là ổn định nên mật độ dòng nhiệt là không đổi (q6 = q7 = q8

Để tìm các giá trị chưa biết, giả thiết nhiệt độ bề mặt bên trong của hầm twc1 (twc1 < tf1) được sử dụng để tính giá trị q6 Dựa vào q6 và twc1, với điều kiện q7 > q6, ta có thể tính được q7 và twc2 Quá trình này tiếp tục lặp lại cho đến khi xác định được twc4 Sau khi có twc4, ta thay vào để tính q10 Nếu sự khác biệt giữa q10 và q6 không vượt quá 10%, kết quả q được chấp nhận; ngược lại, nếu không thỏa mãn, ta sẽ quay lại giả thiết twc1 và tiếp tục lặp lại quá trình.

Kết quả thu được sau khi tính toán là:

Giả sử nhiệt độ mặt tường trong hầm sấy: twc1 = 54 o C

Nhiệt độ mặt tường ngoài hầm sấy: twc4 = 32.03 o C

Chênh lệch nhiệt độ bề mặt trong và ngoài hầm sấy: ∆twc = 21.97 o C

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên giữa mặt ngoài của tường hầm với không khí ngoài trời là: α4 = 2.9383 W/m 2 K

Mật độ dòng nhiệt truyền từ 1 m 2 mặt ngoài của tường hầm sấy vào môi trường không khí: q10 = 14.7768 W/m 2 = 53.1966 kJ/m 2 h Nhận thấy, sai số giữa q1 và q5:

Do đó giả thuyết ban đầu chế độ chảy của không khí cả hai phía đều là chảy rối hoàn toàn hợp lý

Kiểm tra lại giả thuyết về nhiệt độ:

Tính nhiệt độ bề mặt tường trong hầm sấy tiếp xúc với tác nhân sấy:

Với kt là hệ số truyền nhiệt:

So sánh với twc1 = 54 o C (VI-59, trang 175, [10])

54 100 = 0.023% < 5% (đạ𝑡) Tính nhiệt độ bề mặt tường ngoài tiếp xúc với không khí bên ngoài:

So sánh với twc4 = 32.03 o C (VI-60, trang 175, [7]):

32.03 100 = 0.61 % < 5 % (đạ𝑡) Qua kiểm tra trên cho thấy các giá trị q6, q10, twc1, twc4 tính toán được chấp nhận

Kiểm tra lại nhiệt độ bên trong và bên ngoài hầm sấy:

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Nhiệt độ mặt tường tiếp xúc với tác nhân sấy:

Nhiệt độ mặt tường không tiếp xúc với tác nhân sấy:

Cửa phía TNS đi vào có độ chênh lệch nhiệt độ bằng (t1 – t0) còn cửa đầu kia có độ chênh lệch nhiệt độ bằng (t2 – t0)

Tiết diện của của cửa hầm sấy (VI-63, trang 176, [10]):

Fc = BhHh = 1*1.7 = 1.7 m 2 Tổn thất nhiệt qua cửa hầm sấy (VI-62, trang 176, [10]):

5.3.5 Tổn thất do mở cửa

Theo kinh nghiệm, nhiệt tổn thất do mở cửa thường khoảng 10% tổng tổn thất nhiệt qua tường, trần và qua nền (VI-73, trang 179, [10]): qmc = 0.1(qt+ qtr + qn)

Vậy tổng các tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra môi trường là: q mt = q t + q tr + q n + q c + q mc

Tổng lượng nhiệt tổn thất chung:

Trong đó: Cn là nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4.18 (kJ/kg.K)

Bảng 5-1 Tóm tắt tổn thất nhiệt Đại lượng Kí hiệu kJ/kg ẩm

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qvl 60.8524

Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải qCT 40.9347

Tổn thất nhiệt qua tường qt 185.3258

Tổn thất nhiệt qua trần qtr 15.3765

Tổn thất nhiệt qua nền qn 58.1904

Tổn thất nhiệt qua cửa qc 1.0756

Tổn thất nhiệt do mở cửa qmc 25.8893

Tổn thất nhiệt ra môi trường qmt 285.8576

Quá trình sấy thực tế

5.4.1 Tính toán quá trình sấy thực

Thông số trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực: (7.32, trang 138, [9])

(2500 + 1.842 ∗ 36) + 274.7847 = 0.0318 kg ẩm ⁄kg kk khô Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm: (7.33, trang 138, [9])

= 1.004 ∗ 36 + 0.0318(2500 + 1.842 ∗ 36) = 117.87 kJ kg⁄ kk khô Độ ẩm tương đối φ 2th : (7.34, trang 138, [1]) φ 2th = B d 2th

(0.621 + 0.0318)0.0606 = 80.49 % trong đó: B là áp suất khí trời, chọn B = 1 at

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

So với điều kiện đã chọn thì φ 2 = (84.15 ± 5)% là hoàn toàn thoả mãn Như vậy, chọn t2 = 36 ℃ là hợp lý

Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực: l 𝑡ℎ = 1 d 2th − d 0 = 1

= 70.2865 kg kk khô ⁄kg kk ẩm (7.35, trang 138, [9 ])

Theo phục lục 5, trang 258, [3] với trạng thái tác nhân sấy trước thiết bị sấy có (t1,

Sau khi phân tích dữ liệu, chúng ta có nhiệt độ và độ ẩm của không khí trước thiết bị sấy là (75 ℃; 7.02 %) và sau thiết bị sấy là (36 ℃; 80.49 %) Từ đó, thể tích không khí ẩm ứng với 1 kg không khí khô được xác định là v1 = 1.0224 m³ kkẩm/kgkk và v2th = 0.9421 m³ kkẩm/kgkk Kết quả cho thấy lưu lượng thể tích tương ứng đã được tính toán chính xác.

V2th = v2th.Lth = 0.9421 ∗ 6139.48 = 5784 m 3 /h Lưu lượng thể tích trung bình V0:

Kiểm tra lại vận tốc giả thiết:

Phương trình cân bằng nhiệt của hệ thống sấy thực: (trang 135 – 137, [9])

Nguyên tắc cân bằng nhiệt là nhiệt lượng đưa vào thiết bị phải bằng nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị Nhiệt lượng đưa vào hầm sấy gồm:

- Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được từ calorifer L(I1 - I0)

- Nhiệt lượng do thiết bị chuyền tải mang vào GCTCCTtCT1

- Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi L(I2 - I0)

- Nhiệt lượng tổn thất qua kết cấu bao che QBC = Qmt

- Nhiệt vật lý của thiết bị chuyền tải mang ra GCTCCTtCT2

- Nhiệt vật lý của vật liệu sấy mang ra G2CV1tV2

Cân bằng nhiệt lượng vào và ra hầm sấy được:

L(I1 - I0) + GCTCCTtCT1 + (G2CV1 + WCn)tV1 = L(I2 - I0) + QBC + GCTCCTtCT2 +

Xem như gần đúng CV2 = CV1 = CV thu được nhiệt tiêu hao trong quá trình sấy thực

Q = L(I1 - I0) = L(I2 - I0) + GCTCCT(tCT2 - tCT1) + G2CV1(tV2 - tV1) + QBC – WCntV1

Trong đó, tổn thất nhiệt được xác định bởi công thức QCT = GCTCCT(tCT2 - tCT1) và QV = Qvl = G2CV1(tV2 - tV1) Các giá trị này thể hiện tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải cũng như tổn thất nhiệt từ vật liệu sấy mang đi.

Nếu viết cho 1 kg ẩm cần bốc hơi thì phương trình cân bằng nhiệt lượng có dạng: q = lth(I1 - I0) = lth(I2th - I0) + qmt + qct + qvl – CntV1 Đặt ∆’ = Cntv1 − qmt - qct - qvl

∆ ′ = 0 % < 5% Vậy kết quả được chấp nhận Để thiết lập bảng cân bằng nhiệt cần tính:

Nhiệt lượng tiêu hao q: q = lth(I1 – I0) 7.87(121.7795 – 72.0297) = 3496.73 kJ/kg ẩm

Nhiệt lượng có ích q1: q1 = i2 – Cntvl1 = (2500 + 1.842*36) – 4.18*27 = 2453.452 kJ/kg ẩm

Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q2 (7.17, trang 131, [1]) q2 = lth.Cdx(d0).(t2 – t0) = 117.87*1.036*(36 – 27) = 655.64 kJ/kg ẩm

Tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất q’:

TÍNH TOÁN TỔN THÁT NHIỆT CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt q’ = q1 + q2 + qvls + qtt + qmt = q1 + q2 + ∑ 𝑞 q’ = 2453.452 + 655.64 + 60.8524 + 40.9347 + 285.86

Nhiệt lượng tiêu hao q và tổng nhiệt lượng có ích cùng với các tổng thất q’ phải bằng nhau Tuy nhiên, quá trình tính toán có thể dẫn đến sai số hoặc làm tròn, gây ra sự khác biệt Do đó, cần kiểm tra sai số tuyệt đối ∆q = q – q’ để đảm bảo tính chính xác trong các phép tính.

Bảng 5-2 Bảng cân bằng nhiệt

STT Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm Hiệu suất

2 Tổn thất nhiệt do TNS q2 655.638 18.75

3 Tổn thất nhiệt do VLS qvls 60.852 1.74

4 Tổn thất nhiệt do TBCT qct 40.935 1.17

5 Tổn thất ra môi trường qmt 285.858 8.17

6 Tổng nhiệt lượng tính toán q’ 3496.734 100

7 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 3496.734 100

Bảng cân bằng nhiệt chỉ ra rằng tổn thất nhiệt lớn nhất xảy ra do tác nhân sấy, tiếp theo là tổn thất qua kết cấu bao che Trong khi đó, tổn thất nhiệt từ vật liệu sấy và thiết bị sấy là nhỏ nhất và có thể được coi là không đáng kể.

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ

Tính toán và chọn calorifer

Ta chọn hiệu suất nhiệt của calorifer là  c = 0.96 (từ 0.95 – 0.97 trang 85, [4]) Công suất nhiệt của calorifer: CT trang 85, [4]

Calorifer có nhiệm vụ là tăng nhiệt độ của không khí từ 27 o C tới 75 o C, áp suất nhiệt của hơi nước trong ống là 4-6 at, chọn 4 at

Tiêu hao hơi của calorifer:

2744−601.1 = 148.47 kg/h Với i' và i" là entanpy của nước và hơi nước vào calorifer với áp suất p = 4 at, tra bảng I.251 tr 314, [2] i" = 2744 kJ/kg i' = 601.1 kJ/kg

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của calorifer được xác định thông qua công thức (trang

F = Q cal  c k ∆ tb Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa không khí và hơi ∆ tb :

∆t tb =∆t max − ∆t min ln∆t max

Nhiệt ngưng tụ của hơi nước trong ống, th = 142.9 o C

Với t0, t1 là nhiệt độ vào và ra khỏi calorifer

Giả thiết lưu tốc không khí qua calorifer là 𝜌𝑣 = 6 kg m⁄ 2 s (bảng 4, trang 181, [4]) ta được hệ số truyền nhiệt k = 24.6 W/m 2 K Từ đây, tính được diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Tra bảng 5, phụ lục 1,trang 181 [4] Chọn calorifer phù hợp, kí hiệu k ∅ 7 kiểu II và các thông số được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 6-1 Các thông số kích thước của calorifer [4]

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt kiểu

Diện tích tiết diện khí đi qua (m 2 )

Kích thước (mm) Đường kính ống môi chất vào (m)

Dài A Dài B Dài C kiểu II

Lưu tốc không khí qua calorifer thực:

𝜌v′ =L th f = 6139.48 0.354 ∗ 3600= 4.82 kg m⁄ 2 s Kiểm tra điều kiện lưu tốc không khí qua calorifer

Sau khi kiểm tra, lưu tốc không khí qua calorifer thấp hơn 20% so với giả thiết ban đầu, nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật (20÷ 25)% Điều này cho thấy rằng sau thời gian hoạt động, bụi bám vào bề mặt làm giảm hệ số truyền nhiệt (trang 176, [4]).

Tính toán và chọn quạt

Trở lực của hệ thống bao gồm ba yếu tố chính: trở lực của calorifer, trở lực ma sát trong kênh dẫn khí và trở lực cục bộ tại các tiết diện như chỗ ngoặt và ống đột thu.

Trở lực ma sát của các xe goòng:

2 (N/m 2 ) trong đó: λ, ξ lần lượt là hệ số trở lực ma sát và hệ số trở lực hệ thống (W/m.K)

Chiều dài phần sấy (L) được tính bằng mét, trong khi đường kính tương đương (dtd) của khe thông gió giữa các khay chứa vật liệu sấy ảnh hưởng đến diện tích thông gió của hầm sấy Tốc độ khí trong hầm sấy được xác định là v = 1 m/s, và khối lượng riêng của khí (ρ) được tính theo nhiệt độ trung bình, đơn vị là kg/m³.

Với p là áp suất tính bằng mmHg

T là nhiệt độ khí tính bằng o C

Vận tốc không khí trong các ống:

, 𝑚/𝑠 trong đó: L là lưu lượng không khí khô cần thiết cho 1h sấy d là đường kính ống dẫn khí

𝜌 là khối lượng riêng không khí tại nhiệt độ xác định

6.2.1 Trở lực ống nối quạt vào calorifer

Không khí từ quạt vào calorifer có nhiệt độ t0 = 27 o C Độ nhớt động học 𝜗 = 1.57x10 -5 m 2 /s (Phụ lục 6, trang 242, [8])

Tổng chiều dài đường dẫn mà không khí cần đi qua là 3m

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Vận tốc khí đi từ đầu ra của quạt đến calorife:

: khối lượng của không khí ở nhiệt độ đang xét được tính theo công thức:

(1 + 0.0037 ∗ 27) = 1.152 kg/m 3 d : đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer, d = 0.45 m

Theo bảng II.2 trang 370 [2], chọn đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer d = 0.45m thỏa tốc độ trung bình của không khí trong ống dẫn của quạt từ 4-15 m/s

Trong đó: ε là độ nhám thép, tra ở bảng II.15 trang 381 [2]

Ta có: Re gh < 𝑅𝑒 < Re n : vậy khu vực quá độ nằm giữa khu vực nhám thủy lực và khu vực nhám, hệ số ma sát được tính công thức:

= 0.018 Trở lực từ ống nối quạt vào calorifer:

6.2.2 Trở lực do lưới lọc (ở t 0 = 27 o C)

Dùng lưới để lọc không khí trước khi vào calorifer Trở lực của lưới lọc nằm trong

Lưu tốc không khí trong calorifer là 4.82 kg/m 2 s

Theo bảng 4 trang 181 [5], trở lực không khí ΔPcal = 4.4 mmHg = 43.15 N/m 2

6.2.4 Trở lực từ calorifer ra đường ống dẫn không khí nóng

Không khí nóng ra khỏi calorifer có nhiệt độ t1 = 75 0 C Độ nhớt động học 𝜗 = 2.06x10 -5 m 2 /s (Phụ lục 6, trang 242, [8]) Đường dẫn khí có đường kính: d = 0.45 m

Chiều dài đường dẫn không khí là 3 m

: khối lượng của không khí ở nhiệt độ đang xét được tính theo công thức:

(1 + 0.0037 ∗ 75)= 0.9922 kg/m 3 Vận tốc không khí nóng (t1 = 70 o C):

Theo bảng II.2 trang 370 [2], đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer được chọn là d = 0.45m, đảm bảo tốc độ trung bình của không khí trong ống dẫn của quạt nằm trong khoảng từ 4 đến 15 m/s, phù hợp với chuẩn số Reynolds.

Trong đó: ε là độ nhám thép, tra ở bảng II.15 trang 381 [2]

Ta có: Re gh < 𝑅𝑒 < Re n : vậy khu vực quá độ nằm giữa khu vực nhám thủy lực và khu vực nhám, hệ số ma sát được tính công thức:

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

= 0.0181 Trở lực từ calorifer ra đường dẫn không khí:

6.2.5 Trở lực qua co 90 o Ống tròn vuông gập có: 𝜉 = 1.1 (Phụ lục 8, trang 352, [9])

Nhiệt độ trong co 90 o là t1 = 75 o C

Khối lượng riêng của không khí tại nhiệt độ đang xét:

(1 + 0.0037 ∗ 75)= 0.9922 kg/m 3 Trở lực qua co 90 o : Δ𝑃 = 𝜉 𝜌.𝑉 ố𝑛𝑔 2

6.2.6 Trở lực qua đột mở

Diện tích mặt cắt ngang của đường dẫn không khí nóng:

Diện tích mặt cắt ngang của hầm sấy:

Hệ số trở lực do đột mở:

Nhiệt độ trong co đột mở: t = 55.5 o C

Khối lượng riêng của không khí tại nhiệt độ đang xét:

(1 + 0.0037 ∗ 55.5)= 1.0515 kg/m 3 Trở lực do đột mở:

6.2.7 Trở lực trong hầm sấy

Chiều dài hầm sấy: Lh = 26.15 m

Chiều cao hầm sấy: Hh = 1 m

Chiều rộng hầm sấy: Bh = 1.7 m Đường kính tương đương của hầm sấy:

Nhiệt độ trung bình của không khí bên trong hầm sấy: ttb= 55.5°C Độ nhớt động học  511x10 -6 m 2 /s (Phụ lục 6, trang 242, [8]) Độ nhám ống xi măng không mài ε = 0.0015 m (bảng II.15, trang 381, [2])

Khối lượng riêng của không khí tại nhiệt độ đang xét:

Trong đó: ε là độ nhám ống xi măng không mài, tra ở bảng II.15 trang 381 [2]

Ta có: Re gh < 𝑅𝑒 < Re n : vậy khu vực quá độ nằm giữa khu vực nhám thủy lực và khu vực nhám, hệ số ma sát được tính công thức:

= 0.023 Trở lực trong hầm sấy:

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

6.2.8 Trở lực do xe goòng

Nhiệt độ trung bình của không khí bên trong hầm sấy: t = 55.5 o C Độ nhớt động học  511x10 -6 m 2 /s (Phụ lục 6, trang 242, [8])

Khối lượng riêng của không khí tại nhiệt độ đang xét:

(1 + 0.0037 ∗ 55.5)= 1.0515 kg/m 3 Đường kính tương đương của xe goòng:

Ta có Vx1 = Vx2 nên 4

Trong đó: ε = 0.2𝑥10 −3 là độ nhám thép, tra ở bảng II.15 trang 381 [2]

Khu vực quá độ giữa khu vực nhám thủy lực và khu vực nhám được xác định với hệ số ma sát tính theo công thức: Re gh < Re < Re n.

6.2.9 Trở lực do đột thu

Không khí nóng ra khỏi calorife có nhiệt độ to = 36 o C

Khối lượng riêng của không khí ở 36 o C ρ 0 = 1.293P

(1 + 0.0037 ∗ 36)= 1.1185 kg/m 3 Chọn đường kính ống đột thu nối với co là d = 0.6 m

Diện tích mặt cắt ngang của đường dẫn không khí:

Diện tích mặt cắt ngang của hầm sấy:

Vận tốc khí đi từ đầu ra của calorife đến quạt (t0 = 36 o C)

Tra phụ lục 8 trang 354 [8], ta được hệ số trở lực do đột thu ζ= 0.28

Trở lực do đột thu:

6.2.10 Trở lực từ ống nối đột thu đễn quạt hút

Không khí từ ống nối đột thu đến quạt hút có nhiệt độ t2 = 36 o C Độ nhớt động học 𝜗 = 1.6576x10 -5 m 2 /s (Phụ lục 6, trang 242, [8])

Tổng chiều dài đường dẫn mà không khí cần đi qua là 4 m

Vận tốc khí đi từ đầu ra của quạt đến calorife:

: khối lượng của không khí ở nhiệt độ đang xét được tính theo công thức:

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

(1 + 0.0037 ∗ 36)= 1.1185 kg/m 3 d : đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer, d = 0.6 m

Theo bảng II.2 trang 370 [2], chọn đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer d

= 0.6 m thỏa tốc độ trung bình của không khí trong ống dẫn của quạt từ 4-15 m/s

Trong đó: ε là độ nhám thép, tra ở bảng II.15 trang 381 [2]

Ta có: Re gh < 𝑅𝑒 < Re n : vậy khu vực quá độ nằm giữa khu vực nhám thủy lực và khu vực nhám, hệ số ma sát được tính công thức:

= 0.0178 Trở lực từ ống nối đột thu đến quạt hút:

6.2.11 Trở lực qua co 90 o Ống tròn vuông gập có: 𝜉 = 1.1 (Phụ lục 8, trang 352, [3])

Nhiệt độ trong co 90 o là t2 = 36 o C

Khối lượng riêng của không khí tại nhiệt độ đang xét:

(1 + 0.003736)= 1.1185 kg/m 3 Trở lực qua co 90 o :

Bảng 6-2 Các trở lực trong hệ thống sấy

Vị trí gây trở lực t

𝜆 𝜉 P (N/m 2 ) Ống nối quạt với calorifer

Từ calorifer ra đường dẫn không khí

Trở lực từ ống nối đột thu đến quạt hút

Vậy tổng trở lực của hệ thống là 180.07 N/m 2

Chuyển trở lực về điều kiện tiêu chuẩn: Δ𝑃 𝑡𝑐 = Δ𝑃.𝜌 𝑡𝑐

0.9922 = 234.66 𝑁/𝑚 2 Điều kiện nhiệt độ khí là 75 o C, 𝜌 ′ = 0.9922 kg/m 3

Thể tích không khí ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn t=0 o C, P= 760 mmHg

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Trong đó: ρ tc : khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, ρ tc = 1.293 kg/m 3 L: lượng không khí khô cần thiết, L = 6139.48 kgkk/h

Nhiệt lượng trung bình của tác nhân sấy: ttb = 55.5 o C, ta được ρ = 1.05 kg/m 3 Lưu lượng thể tích V của tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình ttb = 55.5 0 C là:

1.293 = 3861.56 𝑚 3 /ℎ Công suất của quạt là :

3600 ∗ 102 ∗ 1.05 ∗ 0.5 = 7.28 kW Trong đó: k: hệ số dự phòng, có thể lấy k = (1.1-1.2), chọn k = 1.2 η q hiệu suất quạt, η q =(0.4  0.6), chọn η q = 0.5

Theo catalog của công ty TNHH TM xây lắp điện Hiệp Phát ta chọn sử dụng quạt ly tâm model QLTC – 2P20

Bảng 6-3 Thông số của quạt ly tâm

Tốc độ (vòng/ph) Điện áp (V)

Lưu lượng (m 3 /h) Áp suất (Pa)

Hệ số truyền động

Hệ thống được thiết kế để hoạt động liên tục 24 giờ mỗi ngày, 365 ngày mỗi năm, với khả năng chịu nhiệt độ cao Do đó, cần xây dựng một hệ thống truyền động hiệu quả để tải vật liệu sấy.

Dựa trên chiều dài của hầm sấy, hệ thống truyền động và bộ dẫn động được thiết kế với khoảng cách 1,5 m từ đầu hầm tháo liệu và 1 m từ đầu hầm nhập liệu Kết hợp với thời gian sấy và quãng đường di chuyển của xe gòong, vận tốc di chuyển của xe gòong được tính toán là: v xe = S.

3600 ∗ 14.09= 4.67𝑥10 −4 m s⁄ (2.8, trang 19, [7]) Trong đó : S là quãng đường xe gòong di chuyển

Công suất tính toán của máy:

1000 watt tương đương với 0.0186 kW Hiệu suất truyền động được tính bằng công thức η = η𝑘 η𝑏𝑟 η𝑑 η𝑜𝑙, cho kết quả là 0.8761 Trong đó, η𝑘 là hiệu suất truyền động của khớp nối, η𝑏𝑟 là hiệu suất truyền động của bánh răng côn, η𝑑 là hiệu suất truyền động của bộ truyền đai, và η𝑜𝑙 là hiệu suất truyền động của ổ lăn.

𝜂 =0.01860.8761 = 0.02 kW (2.8, trang 19, [7]) Theo catalog của công ty Minh Triết ta chọn động cơ điện 1 pha 1/4HP-EFOUP-KT-4P, công suất 0.2 kW và điện áp 380 V

KẾT LUẬN CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt

Ngày đăng: 25/06/2022, 21:25

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[12] Cây nho, đăng ngày 29/2/2008, truy cập ngày 25/4/2022, địa chỉ: https://vusta.vn/cay-nho-p75710.html Link
[13] Truy cập ngày 25/4/2022, địa chỉ: https://caytrongvatnuoi.com/cay-trong/cay-an-qua/cac-giong-nho-trong-pho-bien-o-viet-nam/ Link
[14] Truy cập ngày 25/4/2022, địa chỉ: http://nhotaoninhthuan.vn/tin-tuc-su-kien/tiem-nang-va-xu-the-phat-trien-cay-nho-ninh-thuan-4.html Link
[1] Nguyễn Văn Lụa. Quá trình và thiết bị công nghệ hoá học và thực phẩm tập 7. Kỹ thuật sấy vật liệu. NXB Đại học Quốc gia TPHCM. 2014 Khác
[2] Nguyễn Bin. Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập 1. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2005 Khác
[3] Trần Văn Phú. Kỹ thuật sấy. NXB Giáo dục. 2008 Khác
[4] Hoàng Văn Chước. Thiết kế hệ thống thiết bị sấy. NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 2007 Khác
[5] Vũ Bá Minh. Quá trình và thiết bị công nghệ hoá học và thực phẩm tập 3: Truyền khối. NXB Đại học Quốc gia TPHCM. 2004 Khác
[6] Nguyễn Bin. Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập 2. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2005 Khác
[7] Trịnh Chất. Lê Văn Uyển. Tính toán thiết kế hệ thống khí động cơ khí. NXB Giáo dục. 2006 Khác
[8] Nguyễn Văn Cương. Giáo trình Kỹ thuật sấy và bảo quản nông sản thực phẩm. NXB Đại học Cần Thơ. 2018 Khác
[9] Trần Văn Phú. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy. NXB Giáo dục. 2002 Khác
[10] Phan Văn Thơm. Sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất và chế biến thực phẩm đa dụng. NXB Đại học Cần Thơ. 2011 Khác
[11] Nguyễn Văn May. Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2004 Khác
[15] M. Yadav, S. Jain, A. Bhardwaj, R. Nagpal, M. Puniya, R. Tomar, V. Singh, O Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 1-1 Thành phần dinh dưỡng có trong quả nho [15] - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Bảng 1 1 Thành phần dinh dưỡng có trong quả nho [15] (Trang 9)
Hình 1-1 Nho đỏ Ninh Thuận - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Hình 1 1 Nho đỏ Ninh Thuận (Trang 9)
Hình 2-1 Quy trình sấy nho - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Hình 2 1 Quy trình sấy nho (Trang 13)
Hình 2-2 Sản phẩm nho sau khi sấy - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Hình 2 2 Sản phẩm nho sau khi sấy (Trang 14)
Bảng 3-1 Các thông số vật lí của vật liệu sấy - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Bảng 3 1 Các thông số vật lí của vật liệu sấy (Trang 15)
Nhiệt độ không khí sau khí ra khỏi hầm t2 = 36o C, tra bảng I.253, trang 316, [2] P 2bh= 0.0606 at - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
hi ệt độ không khí sau khí ra khỏi hầm t2 = 36o C, tra bảng I.253, trang 316, [2] P 2bh= 0.0606 at (Trang 16)
Bảng 3-2 Các thông số của không khí trong quá trình sấy lý thuyết - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Bảng 3 2 Các thông số của không khí trong quá trình sấy lý thuyết (Trang 18)
Trong đó: r là ẩn nhiệt hoá hơi (tra bảng I.250, trang 312, [1]) Với tư = 32 oC thì ta có r = 2421 kJ/kg - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
rong đó: r là ẩn nhiệt hoá hơi (tra bảng I.250, trang 312, [1]) Với tư = 32 oC thì ta có r = 2421 kJ/kg (Trang 22)
Bảng 4-1 Tóm tắt kích thước xe goòng, khay sấy và hầm sấy - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Bảng 4 1 Tóm tắt kích thước xe goòng, khay sấy và hầm sấy (Trang 28)
Hình 0-1 Quá trình truyền nhiệt [6] - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Hình 0 1 Quá trình truyền nhiệt [6] (Trang 32)
Bảng 5-1 Tóm tắt tổn thất nhiệt - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Bảng 5 1 Tóm tắt tổn thất nhiệt (Trang 39)
Bảng cân bằng nhiệt cho thấy, tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi là lớn nhất, tiếp đến là tổn thất qua kết cấu bao che - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Bảng c ân bằng nhiệt cho thấy, tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi là lớn nhất, tiếp đến là tổn thất qua kết cấu bao che (Trang 42)
Bảng 6-1 Các thông số kích thước của calorifer [4] - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
Bảng 6 1 Các thông số kích thước của calorifer [4] (Trang 44)
Tra bảng 5, phụ lục 1,trang 181 [4]. Chọn calorifer phù hợp, kí hiệu ∅7 kiểu II và các thông số được thể hiện trong bảng sau: - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
ra bảng 5, phụ lục 1,trang 181 [4]. Chọn calorifer phù hợp, kí hiệu ∅7 kiểu II và các thông số được thể hiện trong bảng sau: (Trang 44)
Theo bảng II.2 trang 370 [2], chọn đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer d = 0.45m thỏa tốc độ trung bình của không khí trong ống dẫn của quạt từ 4-15 m/s - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH
heo bảng II.2 trang 370 [2], chọn đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer d = 0.45m thỏa tốc độ trung bình của không khí trong ống dẫn của quạt từ 4-15 m/s (Trang 46)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w